55)Пгу с низконапорным парогенератором

Ответ: В парогазовых установках с НПГ (рис. 3.29) топливо сжигается как в камере сгорания (КС) ГТУ, так и в НПГ. От газовой турбины газы отводятся в парогенератор, где используются для окисления подаваемого в топку топлива. Так как за парогенератором предусмотрен газоводяной подогреватель (ГВП), то потери теплоты с отходящими газами относительно невелики. Парогенератор (НПГ) выполняется газоплотным, работает при избыточном давлении 0,002–0,004 МПа, поэтому дымососные вентиляторы отсутствуют. Конструктивно НПГ мало отличается от обычных котлов, поэтому может работать на различных видах топлива, в том числе и твердом. По расположению оборудования в этой схеме ГТУ является как бы надстройкой паротурбинной установки, поэтому такая схема широко используется для реконструкции паротурбинных установок, работающих на пониженных параметрах пара. Парогазовые установки с НПГ обладают рядом преимуществ: 1)у таких ПГУ высокая термическая эффективность, поэтому они рассматриваются в основном как базовые; 2)для них характерна высокая надежность, так как может быть обеспечена изолированная работа газового и парового контуров; 3)переход с комбинированной работы на индивидуальную организуется за короткое время и не требует прекращения работы; 4)возможность автономной работы позволяет существенно сократить время создания электростанции. При строительстве новой ПГУ газовый контур может быть включен в эксплуатацию значительно раньше завершения строительства всей ПГУ; 5)отсутствует необходимость в значительных переделках в ГТУ, используемых для газового контура, что позволяет применять уже отработанные выпускаемые промышленностью ГТУ; 6)возможно использование двух видов топлива: высококачественного жидкого или газообразного в газовом контуре и низкокачественного жидкого или твердого топлива в паровом контуре. Доля низкокачественного топлива значительна и достигает 70–75 %.

Рис. 3.29. Принципиальная тепловая схема парогазовой установки с низконапорным парогенератором (НПГ): 1 – электрогенератор; 2 – компрессор; 3 – камера сгорания; 4 – низконапорный парогенератор; 5 – газовая турбина; 6 – газоводяной подогреватель; 7 – насос; 8 – конденсатор; 9 – паровая турбина; ---– топливо. В условиях всё возрастающего дефицита высококачественного топлива это преимущество ПГУ с НПГ приобретает особое значение. Две ПГУ такого типа мощностью по 250 МВт установлены на Молдавской ГРЭС.

56)Пгу с высоконапорным парогенератором

Ответ: Во всех типах ПГУ с прямым подводом части теплоты топлива в паровой цикл сжигание дополнительного топлива может осуществляться не перед котлом, а между компрессором и турбиной ГТУ. Избыток теплоты, по сравнению с требуемым для подогрева газов до температуры на входе в турбину передается пароводяной среде в расположенных там же поверхностях теплообмена, образующих вместе с устройствами для сжигания топлива высоконапорный парогенератор (ВПГ). Для утилизации теплоты отработавших в ГТУ газов в выходном тракте сохраняются экономайзерные поверхности, работающие при близком к атмосферному давлении с газовой стороны.Принципиальным достоинством схем с ВПГ является уменьшение массы и габаритов котельных поверхностей, работающих в тракте между компрессором и турбиной ГТУ при повышенных давлениях. Оно тем больше, чем меньше степень бинарности комбинированного цикла, т.е. чем большая доля теплоты подводится в паровой цикл в ВПГ, и проявляется при невысоких температурах газов в ГТУ, их небольшой относительной мощности и сжигании топлива с избытками воздуха, близкими к единице. Коэффициент полезного действия ПГУ с ВПГ при работе на жидком топливе и газе высокого давления, сжатия которого для подачи в ВПГ не требуется, повышается на 1%. С уменьшением доли сжигаемого в ВПГ топлива разница в к.п.д. пропорционально ей уменьшается. Вместе с тем ПГУ с ВПГ принципиально менее надежны, чем ранее рассмотренные ПГУ с «низконапорными» котлами, работающими на сбрасываемых из ГТУ газах. Оборудование в этих схемах жестко взаимосвязано, вследствие чего отказ ГТУ, паровой турбины, любого модуля ВПГ или поверхностей в тракте отработавших в ГТУ газов приводит к останову ПГУ до устранения неисправности. Автономная работа паровой или газотурбинной части и их разновременное сооружение невозможны. Высоконапорный парогенератор конструктивно сложнее обычного котла. Его поверхности теплообмена тесно расположены внутри прочного корпуса, рассчитанного на давление 1–1,5 МПа. В результате предельная паропроизводительность ВПГ определяется транспортными габаритами блоков заводской поставки и составляет 250–350 т/ч на один корпус. Сборку их производят на заводе с использованием специальных приспособлений. Для более мощных ПГУ количество корпусов необходимо увеличивать. Большое количество единиц оборудования затрудняет компоновку и конструкцию газовых трактов высокого давления, увеличивает трудоемкость ремонтов, особенно сложных внутри ВПГ. Наличие между топкой и газовой турбиной большой массы (сотен тонн) металла поверхностей нагрева ВПГ приводит к выносу в турбину окалины и ускоренному износу ее лопаток. Распространенные ГТУ со встроенными камерами сгорания, например ГТЭ-150, вообще нельзя применить в схемах с ВПГ. Увеличение доли газотурбинной мощности для повышения экономичности ПГУ с ВПГ вызывает большие трудности. При начальных температурах газов 950–1100 °С в схемах с близким к термодинамически оптимальному соотношением газо- и паротурбинных мощностей происходит вырождение ВПГ. Так как температура газов в нем снижается всего на 300 °С, количество поверхностей теплообмена в ВПГ сокращается, а для охлаждения отработавших в ГТУ газов с 450–550 до 100–150 °С необходимы точно такие же, как в котле-утилизаторе, поверхности. Поскольку именно эти поверхности работают с небольшими температурными напорами, они составляют более 80% поверхности всего котла-утилизатора. Конечно, масса расположенных в ВПГ труб значительно меньше, чем поверхностей аналогичного назначения в котле-утилизаторе, но с учетом прочного корпуса ВПГ суммарная металлоемкость котельного оборудования в ПГУ с ВПГ оказывается больше, чем котла-утилизатора. Увеличение относительного расхода газов и доли теплоты, передаваемой в паровой цикл от отработавших в ГТУ газов, приводит к необходимости переноса из ВПГ в выходной тракт ГТУ части испарительных и пароперегревательных поверхностей с соответствующим усложнением тепловой схемы и трассировки трубопроводов. При дальнейшем повышении начальной температуры газов в ГТУ эти трудности возрастают.

рис 1. Схема ПГУ с высоконапорным парогенератором